A nukleáris technika őskora


A radioaktivitás felfedezése

 

A Becquerel által vizsgált fényképlemez (1896. Február 26.)

A radioaktivitást 1896-ban Henri Becquerel francia tudós fedezte fel, amiért 1903-ban megkapta a fizikai Nobel-díjat. Becquerel foszforeszkáló anyagokkal kísérletezett. Úgy gondolta, hogy a katódsugárcső fénye valamilyen módon összefügg a foszforeszcenciával. Különféle foszforeszkáló anyagokat burkolt fekete papírba egy fényképlemezzel együtt, és a fényképlemez feketedését vizsgálta. Nem észlelt feketedést amíg uránsókkal nem próbálkozott. Miután a nem foszforeszkáló uránsókkal próbálkozott, kiderült, hogy a jelenségnek semmi köze sincs a foszforeszcenciához. Kimutatta, hogy a sugárzás intenzitása arányos az urán koncentrációjával, így arra következtetett, hogy ez a sugárzás az uránatom tulajdonsága. Pierre és Marie Curie új, sugárzó elemek után kutatva fedezték fel, hogy a tórium is sugároz. Az uránércből kivontak még két erősebben sugárzó elemet, a polóniumot és a rádiumot. A Curie házaspár nehéz és fárasztó munkájának szemléltetéséül: nyolc tonna uránércből 0,1 gramm rádium nyerhető ki. A Curie házaspár és Ernest Rutherford kísérletei a radioaktív sugárzásnak két összetevőjét mutatta ki: a nagyon rövid hatótávolságú (levegőben kevesebb, mint 1 cm) alfa-sugárzás, és a béta-sugárzás (pár tíz cm levegőben). 1900-ban fedezte föl Paul Ulrich Villard a gamma-sugárzást, amit 10 cm ólom sem bír elnyelni. Később bebizonyították, hogy a gamma-sugárzás valójában nagyenergiájú elektromágneses sugárzás [1].

 

Az első atomreaktor a „chicagói atommáglya”

 

A Stagg Field-i reaktor rajza (1942)

Az „atommáglya” szabadalma az olasz Enrico Fermi és a magyar Szilárd Leó nevéhez fűződik, amit az amerikai kormány jelképes, 1 dolláros áron vett meg tőlük. A láncreakció egyik motorjaként „Generálisnak” is becézett Szilárd Leó alapötlete alapján, Enrico Fermi vezetésével a kanadai születésű Walter Zinn építette fel a szénpor és uránium keverékéből álló „atommáglyát”. A maghasadás bemutatásának helyszínéül a Chicagói Egyetem Stagg Field-i sportpályájának használaton kívüli részén, egy teniszpálya lelátója alatti terület szolgált.

Szilárd Leó javaslata szerint a vékony uránrudakat moderátor-anyagba, azaz grafitba kell helyezni, ugyanis az atommag hasadásakor keletkező gyors neutronok jó eséllyel ütközés nélkül kijuthatnak az uránrúdból a moderátor közegbe, ahol lelassulnak, majd az uránrúdba visszajutva nagy valószínűséggel újabb magokat hasítanak. A kísérlethez 6 tonna uránra, 50 tonna urán-oxidra és 350 tonna grafitra volt szükség. Az első atomreaktornak (Chicago Pile-1) sem sugárzásvédelme, sem hűtőrendszere nem volt. Az 1942-ben végrehajtott irányított maghasadáshoz még nem épült ki a megfelelő kutató- és védelmi berendezéseket magában foglaló labor, így egy esetlegesen bekövetkező vészhelyzet ellen igencsak manuális módon védekeztek volna.

A neutronok túlszaporodása esetén a reaktor leállását egy a szerkezet tetején álló fejszés ember biztosította, aki egy tartókötél elvágásával a kadmium rudaknak a reaktorba “zuhanásával” állította volna le a folyamatokat, míg a „máglya” másik oldalán állva egy a neutronokat szintén jól elnyelő bórral teli vödörrel felszerelkezett csapat állt készenlétben. A reaktorok biztonsági berendezését mind a mai napig SCRAM-nek hívják, ami a Safety Control Reserve Axed Man, vagyis biztonsági baltás ember kifejezés rövidítése.

A kísérlet 1942. december 2-án 9.45-kor kezdődött el. A reakciót már két órával később elérhették volna, azonban Fermi 11.30-kor ebédszünetet rendelt el, így a láncreakció csak 15.25-kor valósulhatott meg, s 28 percen keresztül tartott. A sikert Fermi kódolt telefonon tudatta a kormánnyal: „Az olasz kormányos kikötött az Újvilágban. – A bennszülöttek hogy fogadták? – Nagyon barátságosan.” [2].

Forrás:

[1]          Wikipédia

[2]          mult-kor.hu